磁性生物炭对重金属污染废水处理条件优化及机理

将水稻谷壳经改性和负磁后制得磁性谷壳生物炭(BC-Fe),通过正交实验研究了pH、生物炭添加量、吸附时间和转速对磁性谷壳生物炭吸附实际污染废水中Cd^(2+)和Zn^(2+)的影响,提出了磁性谷壳生物炭作为实际污染废水处理材料的最佳操作条件,并应用于多步骤废水处理系统中,同时进行了BC-Fe的再生吸附实验.正交实验结果表明,在pH为6.0、固液比为6.0 g·L^(-1)、吸附时间为1.0 h、转速为160 r·min^(-1)的条件下,磁性谷壳生物炭对Cd^(2+)和Zn^(2+)的去除率最高,分别达到61.1%和60.4%,吸附量分别为8.6 mg·g^(-1)和21.3 mg·g^(-1).在实验所设条件下,Cd^(2+)和Zn^(2+)的综合去除效果随着pH和生物炭添加量的增加而显著升高,吸附时间和转速的影响未达显著水平.在多步骤废水处理系统中,使用CaO和Na_2S作为前处理,利用磁性谷壳生物炭二次处理,可使实际污染废水中Cd^(2+)、Zn^(2+)、Pb^(2+)、Mn^(2+)、Fe^(2+)的去除率分别达到100%、99.8%、99.3%、97.8%、100%,SS降为1.0 mg·L^(-1),此时系统pH为7.5,色度为2倍,出水各项指标均达到硫酸工业污染物排放标准(GB 26132—2010)和污水综合排放标准(GB 8978—1996)的要求.再生实验表明,BC-Fe第3次吸附Cd^(2+)和Zn^(2+)的去除率分别为50.6%和49.1%,吸附材料再生性能良好.